mikroprocesorowy regulator temperatury 1.pdf

(497 KB) Pobierz

Mikroprocesorowy regulator temperatury, część 1 - AVT-843

Mikroprocesorowy regulator temperatury

Mikroprocesorowy

regulator temperatury,

część 1

AVT−843

OszczÍdzanie energii jest

dzisiaj koniecznoúci¹.

Przemawiaj¹ za tym zarÛwno

wzglÍdy ekologiczne jak

i†ekonomiczne. Te pierwsze

nie zawsze s¹ rozumiane

i†akceptowane. Jednak

wszystko, co wp³ywa na

nasz¹ kieszeÒ jest od razu

zauwaøane i†powoduje

natychmiastowe dzia³anie.

Wysokie rachunki za jeden

z†podstawowych rodzajÛw energii

- energiÍ ciepln¹ - úwiadcz¹ o†za-

niedbaniach w†dziedzinie jej

oszczÍdzania. Nowoczesne techno-

logie budowania nowych budyn-

kÛw i†ocieplania starych pozwalaj¹

w†sposÛb znacz¹cy ograniczyÊ stra-

ty. Jednak nie jest to kres moø-

liwoúci oszczÍdzania. MieszkaÒcy

blokÛw - nawet tych ocieplonych

lub juø dobrze zbudowanych -

maj¹ tropikalne warunki w†swoich

mieszkaniach, jeøeli w†úrodku zi-

my nast¹pi znaczne ocieplenie.

Przyczyn¹ takiego stanu jest brak

dobrego systemu regulacji dostar-

czanej energii w†zaleønoúci od wa-

runkÛw atmosferycznych. Skutek

to otwarte okna i†ogrzewanie (doúÊ

drogie) powietrza na zewn¹trz.

Najlepszym sposobem zapobie-

gania, miÍdzy innymi takim sy-

tuacjom, by³oby dostarczanie ta-

kiej iloúci energii, aby utrzymaÊ

w†pomieszczeniu odpowiedni¹,

zadan¹ temperaturÍ. Moøna teø

pÛjúÊ dalej. W†wielu pomieszcze-

niach, w†rÛønych porach doby

moøe byÊ potrzebna rÛøna tempe-

ratura. Jeøeli w†pewnym okresie

przebywaj¹ tam ludzie, to moøe

byÊ ustawiona temperatura poko-

jowa. Po jego opuszczeniu na

d³uøszy czas moøna ustawiÊ niø-

sz¹ temperaturÍ i†w†ten sposÛb

ograniczyÊ zuøywanie energii ciep-

lnej. Takie rozwi¹zanie wydaje siÍ

odpowiednie np. dla sypialni

w†domkach jednorodzinnych,

w†sklepach, kioskach, biurach itp.

Przedstawiony tutaj mikropro-

cesorowy regulator temperatury

umoøliwia kontrolÍ trzech wartoú-

ci temperatury w†trzech strefach

czasowych (w ci¹gu doby). Op-

rÛcz tej podstawowej funkcji spe³-

nia teø rolÍ termometru i†zegara.

Opis uk³adu

Do pomiaru i†regulacji tempe-

ratury wykorzystany zosta³ uk³ad

DS1620 firmy Dallas Semiconduc-

tor. Jest to scalony cyfrowy ter-

mometr i†termostat. Uk³ad ten

mierzy temperaturÍ w†zakresie od

-55 do +125 o C†i†ma wbudowany

uk³ad termostatu. Nastawione war-

toúci regulowanej przez termostat

temperatury s¹ zapisywane w†nie-

ulotnej pamiÍci EEPROM. DS1620

przystosowany jest do wspÛ³pracy

z†systemami mikroprocesorowymi.

Wszystkie dane odczytywane

z†uk³adu (temperatura, nastawy

termostatu), jak i†zapisywane do

niego s¹ przesy³ane w†formie cyf-

rowej za pomoc¹ trÛjprzewodowej

magistrali. Takie rozwi¹zanie

znacznie upraszcza uk³ady pomia-

ru i†regulacji temperatury. Nie

jest konieczne budowanie analo-

gowych uk³adÛw i†ich kalibracja.

ZbÍdny jest teø przetwornik A/C.

50

Elektronika Praktyczna 12/99

P R O J E K T Y

30569465.139.png

30569465.150.png

Mikroprocesorowy regulator temperatury

Za pomoc¹ cyfrowej magistrali

moøna przes³aÊ do termometru

nastÍpuj¹ce komendy:

- Odczyt temperatury . Komenda

ta jest wykorzystywana do po-

miaru temperatury otoczenia.

Temperatura jest przesy³ana

w†postaci 9-bitowego s³owa (kod

U2) z†rozdzielczoúci¹ 0,5 o C.

- Zapis TH . Komend¹ t¹ zapisuje

siÍ do rejestru gÛrnej tempera-

tury TH termostatu wartoúÊ usta-

wiaj¹c¹ prÛg prze³¹czania wy-

júcia Thigh . Temperatura jest

zapisywana w†formacie 9-bito-

wego s³owa (U2).

- Zapis TL . Komend¹ t¹ zapisuje

siÍ do rejestru dolnej tempera-

tury termostatu TL wartoúÊ usta-

wiaj¹c¹ prÛg prze³¹czania wy-

júcia Tlow . Format danych j.w.

- Odczyt TH . Komend¹ t¹ odczy-

tuje siÍ zawartoúÊ rejestru TH.

Format danych j.w.

- Odczyt TL . Komend¹ t¹ odczy-

tuje siÍ zawartoúÊ rejestru TL.

Format danych j.w.

- Start przetwarzania . Komenda

ta rozpoczyna pomiar tempera-

tury.

- Zapis konfiguracji . Komenda za-

pisuje rejestr konfiguracji.

W†naszym rozwi¹zaniu w†re-

jestrze konfiguracji przyjÍto: bit

CPU=1 i†bit 1SHOT=0. Pomiar

temperatury odbywa siÍ w†sposÛb

ci¹g³y i†uk³ad pracuje w†trybie

ci¹g³ej wspÛ³pracy z†mikroproce-

sorem. Do sterowania elementem

grzejnym zastosowano wyjúcie

Tcom . Umoøliwia ono regulacjÍ

z†pÍtl¹ histerezy okreúlon¹ przez

wartoúci rejestrÛw TL i†TH. Jeøeli

temperatura jest niøsza niø TL

(Tcom w†stanie ì0î) i†roúnie, to

po osi¹gniÍciu wartoúci TH wyj-

úcie Tcom przechodzi w†stan ì1î.

Jeøeli temperatura zacznie teraz

spadaÊ, to wyjúcie Tcom pozostaje

nadal w†stanie ì1î , aø tempera-

tura osi¹gnie wartoúÊ TL. Wtedy

Tcom przejdzie znÛw w†stan ì0î.

Uk³ad DS1620 umoøliwia pomiar

i†regulacjÍ temperatury z†rozdziel-

czoúci¹ 0,5 o C. W†regulatorze tem-

peraturÍ moøna ustawiÊ co 1 o C.

Program steruj¹cy na jej podsta-

wie odejmie od tej temperatury

0,5 o C†i†wpisze do TL, oraz doda

do niej 0,5 o C†i†wpisze do TH.

Otrzymamy w†ten sposÛb histere-

zÍ o†wartoúci 1 o C.

Na przyk³ad, jeøeli ustawio-

na temperatura bÍdzie mia³a

Rys. 1. Schemat elektryczny modułu procesora.

Elektronika Praktyczna 12/99

51

30569465.161.png

30569465.172.png

30569465.001.png

30569465.012.png

30569465.023.png

30569465.034.png

30569465.045.png

30569465.056.png

30569465.067.png

30569465.078.png

30569465.089.png

30569465.098.png

30569465.099.png

30569465.100.png

30569465.101.png

30569465.102.png

30569465.103.png

30569465.104.png

30569465.105.png

30569465.106.png

30569465.107.png

30569465.108.png

30569465.109.png

30569465.110.png

30569465.111.png

30569465.112.png

30569465.113.png

30569465.114.png

30569465.115.png

30569465.116.png

30569465.117.png

30569465.118.png

30569465.119.png

30569465.120.png

30569465.121.png

30569465.122.png

30569465.123.png

30569465.124.png

30569465.125.png

30569465.126.png

30569465.127.png

30569465.128.png

30569465.129.png

30569465.130.png

30569465.131.png

30569465.132.png

30569465.133.png

30569465.134.png

30569465.135.png

30569465.136.png

30569465.137.png

30569465.138.png

30569465.140.png

30569465.141.png

30569465.142.png

30569465.143.png

30569465.144.png

30569465.145.png

30569465.146.png

30569465.147.png

30569465.148.png

30569465.149.png

30569465.151.png

30569465.152.png

30569465.153.png

30569465.154.png

30569465.155.png

30569465.156.png

30569465.157.png

30569465.158.png

30569465.159.png

30569465.160.png

30569465.162.png

30569465.163.png

30569465.164.png

30569465.165.png

30569465.166.png

30569465.167.png

30569465.168.png

30569465.169.png

30569465.170.png

30569465.171.png

30569465.173.png

30569465.174.png

30569465.175.png

30569465.176.png

30569465.177.png

30569465.178.png

30569465.179.png

30569465.180.png

30569465.181.png

30569465.182.png

30569465.002.png

30569465.003.png

30569465.004.png

30569465.005.png

30569465.006.png

30569465.007.png

30569465.008.png

30569465.009.png

30569465.010.png

30569465.011.png

30569465.013.png

30569465.014.png

30569465.015.png

30569465.016.png

30569465.017.png

30569465.018.png

30569465.019.png

30569465.020.png

30569465.021.png

30569465.022.png

30569465.024.png

Mikroprocesorowy regulator temperatury

Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej

modułu procesora.

okazji jeden z†licznikÛw moøe byÊ

zwolniony do innych celÛw.

Zdecydowanie zosta³ rozsze-

rzony teø system przerwaÒ. Op-

rÛcz znanych z†8051 dodano

przerwanie od przetwornika

A/C oraz przerwania zewnÍtrzne

INT2..INT6.

Z†przerwaniami powi¹zana jest

funkcjonalnie rozbudowana jed-

nostka porÛwnawczo-pomiarowa

(CCU). Jednostka ta jest taktowana

przez timer T2. Naleøy tutaj pod-

kreúliÊ, øe dzia³anie i†programo-

wanie tego timera jest zdecydo-

wanie rÛøne od dzia³ania T2

w†8052.

Aby u³atwiÊ konstruktorom

poznanie i†wykorzystywanie

wszystkich nowych moøliwoúci,

firma Siemens opracowa³a pakiet

wartoúÊ +18 o C, to TL=+17,5 o C,

a†TH=+18,5 o C. Dla temperatury

-10 o C TL=-10,5 o C, TH=-9,5 o C.

Oczywiúcie, moøna sobie wyobra-

ziÊ inne sposoby ustawiania his-

terezy lub wykorzystanie wyjúÊ

Tlow i Thigh . Moøe to zaleøeÊ od

przenikalnoúci cieplnej úcian, mo-

cy i†rodzaju elementÛw grzejnych

itp.

Jak wspomniano wyøej, uk³ad

termostatu pracuje ze sterowni-

kiem mikroprocesorowym. Zreali-

zowano go w†oparciu o†mikrokon-

troler SAB80C535 firmy SIEMENS.

Jest to uk³ad kompatybilny pro-

gramowo z†rodzin¹ MCS51. Posia-

da jednak wiele ciekawych i†uøy-

tecznych rozszerzeÒ.

Sterowanie tymi rozszerzenia-

mi odbywa siÍ za pomoc¹ nie

wykorzystywanego w†MCS51 ob-

szaru pamiÍci SFR. Naleøy przy

tym pamiÍtaÊ, øe niektÛre z†rejes-

trÛw SFR wykorzystywane w†8052

zmieni³y swoje znaczenie i†dzia-

³anie.

Konstruktorzy Siemensa umieú-

cili w†nowej jednostce dwa dodat-

kowe dwukierunkowe porty P4

i†P5 oraz jeden analogowy P6.

Linie portu P6 mog¹ byÊ do³¹czo-

ne za pomoc¹ multipleksera do

wejúcia 8-bitowego przetwornika

A/C. NapiÍcie odniesienia prze-

twornika moøna uzyskaÊ przez

programowe podzielenie zewnÍt-

rznego napiÍcia odniesienia poda-

wanego na wejúcie VAREF

(VAGND koÒcÛwka masy napiÍcia

odniesienia). Jeøeli nie jest wyko-

rzystywany przetwornik, to linie

portu P6 mog¹ byÊ teø cyfrowymi

liniami wejúciowymi. Dla tych,

ktÛrzy uøywaj¹ portu szeregowego

wbudowano generator transmisji

danych.

Umoøliwia on uzyskanie do-

k³adnej prÍdkoúci transmisji

4800bd lub 9600bd dla czÍstotli-

woúci zegara rÛwnej 12MHz. Przy

Wykaz elementów − Regulator

Płytka bazowa

radiator*

Rezystory

R1..R4, R10, R12, R17..R20: 3,3k

Płytka klawiszy

Rezystory

POT1 4,7k

Ω

R9, R11, R16: 1k

Ω

Półprzewodniki

D1..D3: LED 3mm czerwona

D4: LED 3mm zielona

Różne

złącze 20−pinowe do przewodów

wstążkowych

przyciski SW1−SW4 4szt

F/35V tantal

C2: 100nF

Półprzewodniki

U1: 7805

T1..T6: BC547

Różne

ZL1, ZL2: złącza − opis w tekście

ZL3: złącze 20pin do przewodów

wstążkowych

ZL4: złącze 10pin

ZS1: złącze śrubowe

podstawka DIL40 2szt (nieprecyzyj−

na)

Minimoduł 535

Rezystory

R1: 10k

Ω

Kondensatory

C1, C2: 33pF

C3: 10

F/16V

F/35V tantal

C5..C7: 100nF

Półprzewodniki

U1: SAB80C535

U2: 74HCT573

U3: 27C128 (27C64)

Różne

S1: przycisk resetu

Q1: rezonator kwarcowy 12MHz

goldpiny

podstawka PLCC68

podstawka DIL20

podstawka DIL28

LCD: wyświetlacz 2x20 znaków

*gniazda bezpiecznikowe 2szt.

*gniazdo sieciowe

*sznur sieciowy

*obudowa plastikowa

* − nie wchodzi w skład kitu

Płytka zasilacza

Rezystory

R1: 1

Ω

Pot1: 1k

Ω

Kondensatory

C1: 2200

F/25V

F/25V

C3: 100nF/63V

Półprzewodniki

U1: L200

D1, D2: 1N4007

M1: 1A/100V

OPT: PS2401

Różne

płytka drukowana

ZS1..ZS4: ARK2 i ARK3

52

Elektronika Praktyczna 12/99

R5..R8: 510

Kondensatory

C1: 1

R2: 1k

C4: 1

Ω

R2: 7,5k

R3: 1k

C2: 47

30569465.025.png

30569465.026.png

30569465.027.png

30569465.028.png

30569465.029.png

30569465.030.png

30569465.031.png

30569465.032.png

30569465.033.png

30569465.035.png

30569465.036.png

30569465.037.png

30569465.038.png

30569465.039.png

30569465.040.png

Mikroprocesorowy regulator temperatury

programowy DAvE. CD-ROM

z†tym pakietem moøna by³o uzys-

kaÊ po wype³nieniu odpowiednie-

go formularza na stronie WWW

Siemensa lub po wys³aniu faksu

do siedziby firmy. DAvE umoø-

liwia w†prosty sposÛb zaprogra-

mowanie timerÛw, przetwornika,

priorytetÛw przerwaÒ itp. Wyni-

kiem dzia³ania programu s¹ frag-

menty kodu ürÛd³owego w†jÍzyku

C dla kompilatora firmy Keil.

Mikrokontroler ten wydawa³ siÍ

na tyle atrakcyjny, øe zosta³ do

niego zaprojektowany minimodu³.

Schemat modu³u pokazano na

rys. 1 , a†widok jego p³ytki z†roz-

mieszczeniem elementÛw na rys.

2 . P³ytka drukowana jest oczywiú-

cie dwustronna z†metalizacj¹ ot-

worÛw. Modu³ zawiera niewiele

elementÛw i†montaø nie powinien

nastrÍczaÊ øadnych trudnoúci.

Mikrokontroler umieszczony jest

w†podstawce do uk³adÛw w†obu-

dowach PLCC68. Trzeba pamiÍtaÊ

o†prawid³owym w³oøeniu tego

uk³adu w†podstawkÍ, gdyø wyjÍ-

cie go bez specjalnego przyrz¹du

jest doúÊ trudne. Wszystkie syg-

Rys. 3. Schemat elektryczny połączeń zewnętrznych.

Rys. 4. Rozmieszczenie elementów

na bazowej płytce drukowanej.

Elektronika Praktyczna 12/99

53

30569465.041.png

30569465.042.png

30569465.043.png

30569465.044.png

30569465.046.png

30569465.047.png

30569465.048.png

30569465.049.png

30569465.050.png

30569465.051.png

30569465.052.png

30569465.053.png

30569465.054.png

30569465.055.png

30569465.057.png

30569465.058.png

30569465.059.png

30569465.060.png

30569465.061.png

30569465.062.png

30569465.063.png

30569465.064.png

30569465.065.png

30569465.066.png

30569465.068.png

30569465.069.png

30569465.070.png

30569465.071.png

30569465.072.png

30569465.073.png

30569465.074.png

30569465.075.png

30569465.076.png

30569465.077.png

30569465.079.png

30569465.080.png

30569465.081.png

30569465.082.png

30569465.083.png

30569465.084.png

30569465.085.png

30569465.086.png

30569465.087.png

30569465.088.png

30569465.090.png

Mikroprocesorowy regulator temperatury

Rys. 5. Schemat elektryczny zasilacza.

na³y mikrokontrolera oraz linie

adresowe zosta³y wyprowadzone

na boczne z³¹cza. Umoøliwi to

³atwe pod³¹czenie zewnÍtrznej pa-

miÍci RAM oraz uk³adÛw peryfe-

ryjnych.

W†otwory na krawÍdziach p³yt-

ki naleøy wlutowaÊ poz³acane ko³-

ki wyciÍte ze z³¹cz typu Cannon.

OtworÛw jest w†sumie 72 (po 36

na kaød¹ stronÍ). W†p³ycie bazo-

wej naleøy wlutowaÊ w†odpowied-

nim rozstawie rozciÍte podstawki

(nieprecyzyjne). Na jedn¹ stronÍ

wykorzystuje siÍ jedn¹ podstawkÍ

DIL40: 20 pinÛw + 16 pinÛw.

Schemat p³ytki bazowej regu-

latora przedstawiony jest na rys.

3 . Modu³ 80535 steruje prac¹

wyúwietlacza LCD (2x20 znakÛw),

obs³uguje klawiaturÍ, trÛjprzewo-

dowy interfejs termometru DS1620

i†uk³ad optycznej sygnalizacji pra-

cy programu regulacji temperatu-

ry. Linie danych oraz steruj¹ce

wyúwietlacza LCD (interfejs 4-

bitowy, sterownik zgodny

z†HD44780) pod³¹czone s¹ do por-

tu P5. Klawiatura zawiera tylko

cztery klawisze: plus (P1.4), mi-

nus (P1.3), acc (P1.5) i† esc (P1.6).

Uk³ad DS1620 jest sterowany za

pomoc¹ linii portu P1. Linia P1.0

to DQ, linia P1.1 to CLK, linia

P1.2 to RST. Tranzystory T1..T4,

rezystory R1..R8 i†diody D1..D4

stanowi¹ uk³ad optycznej sygna-

lizacji w³¹czenia lub wy³¹czenia

programu steruj¹cego oraz jego

faz. Stan wysoki na jednej z†linii

portu P4.0..P4.3 powoduje úwie-

cenie odpowiedniej diody sygna-

lizacyjnej. Rezystory R17..R20 wy-

muszaj¹ stan wysoki na liniach

P4.0..P4.3.

Tranzystory T5, T6 i rezystory

R10..R12 to uk³ad sterowania op-

totriaka. Stan niski na wyjúciu

Tcom (temperatura za niska) po-

woduje, øe tranzystor T5 jest

w†stanie odciÍcia. Baza tranzysto-

ra T6 jest polaryzowana przez

rezystory R11 i†R12. Tranzystor

T6 jest w†stanie nasycenia (przez

diodÍ optotriaka p³ynie pr¹d -

triak zaczyna przewodziÊ). Rezys-

tor R13 ogranicza pr¹d diody do

wartoúci ok. 10mA. Kiedy na

Tcom jest stan wysoki (tempera-

tura za wysoka), to T5 jest w†sta-

nie nasycenia i†potencja³ bazy T6

jest rÛwny 0V. Tranzystor T6 jest

w†stanie odciÍcia i†przez diodÍ

optotriaka nie p³ynie pr¹d (triak

nie przewodzi).

Linie steruj¹ce wyúwietlacza,

linie klawiatury oraz sygna³y do

sterowania diod sygnalizacyjnych

LED s¹ wyprowadzone na z³¹cze

20-pinowe typu IDC (zaciskane

do kabli wst¹økowych). Sygna³y

termostatu DS1620 s¹ wyprowa-

dzone na z³¹cze 10-pinowe typu

IDC. Na p³ytce bazowej umiesz-

czony jest teø stabilizator 7805

oraz z³¹cze úrubowe do pod³¹cze-

nia zasilania +12V i†sygna³u ste-

ruj¹cego optotriakiem. Widok

p³ytki bazowej wraz z†rozmiesz-

czeniem elementÛw przedstawio-

no na rys. 4 .

Element wykonawczy

i†zasilacz

Zastosowany w†regulatorze op-

totriak PS2401 moøe przewodziÊ

pr¹d o†wartoúci maksymalnej 1A.

Nie nadaje siÍ wiÍc do bezpoúred-

niego sterowania urz¹dzeniami

grzewczymi, poniewaø maj¹ one

moc rzÍdu kilku kilowatÛw. Za-

³¹czany pr¹d ma wtedy wartoúÊ

kilkunastu lub kilkudziesiÍciu am-

perÛw. Optotriak s³uøy do za³¹-

czania elementu wykonawczego

duøej mocy np. stycznika. Takie

rozwi¹zanie ma tÍ zaletÍ, øe ele-

ment wykonawczy moøe byÊ

umieszczony w†dowolnym miejs-

cu (jak najbliøej grzejnika). Za³¹-

czanie duøych mocy w†obudowie

regulatora komplikuje teø kon-

strukcjÍ urz¹dzenia (odpowiednie

gniazda sieciowe i†przekroje prze-

wodÛw) oraz powoduje ryzyko

powstawania zak³ÛceÒ elektrycz-

nych mog¹cych spowodowaÊ b³Íd-

ne dzia³anie regulatora. Optotriak

zosta³ umieszczony na p³ytce za-

Rys. 6. Rozmieszczenie elementów

na płytce drukowanej zasilacza.

54

Elektronika Praktyczna 12/99

30569465.091.png

30569465.092.png

30569465.093.png

30569465.094.png

30569465.095.png

30569465.096.png

30569465.097.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

zimowy włącznik świateł samochodowych.pdf (207 KB)
zestawy głośnikowe Hi-Fi.pdf (372 KB)
zestaw uruchomieniowy dla procesorów AVR i '51 2.pdf (474 KB)
zestaw uruchomieniowy dla procesorów AVR i '51 1.pdf (609 KB)
zestaw uruchomieniowy dla procesorów AVR 89CX051.pdf (472 KB)

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin